NL1007881C2

NL1007881C2 - Gutter for conducting a flow of liquid metal.

Info

Publication number: NL1007881C2
Application number: NL1007881A
Authority: NL
Inventors: Jacobus Van Laar; Floris Ronald Van Laar
Original assignee: Hoogovens Tech Services
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-06-24
Also published as: DE69806334D1; PT926248E; ES2179425T3; US6123894A; DE69806334T2; BR9805686A; EP0926248A1; EP0926248B1; ATE220116T1; NL1007881A1

Abstract

Runner (1) for guiding a flow of liquid metal and/or slag, comprising a refractory permanent lining (3,7) and, inside the latter, a refractory wear lining (10), in which runner the permanent lining is arranged inside an elongate trough-like steel casing (2), in which parallel runner ducts (4,5) through which a gaseous cooling medium is passed run through this permanent lining divided along the circumference and in the vicinity of the bottom and the walls of the steel casing, and in which the wear lining and the permanent lining are separated from one another by a deformable layer which is made from the group of materials comprising dry refractory ramming mixture (8) and refractory felt. <IMAGE>

Description

GOOT VOOR HET GELEIDEN VAN EEN STROOM VLOEIBAAR METAALGOOT FOR CONDUCTING A FLOW OF LIQUID METAL

De uitvinding heeft betrekking op een goot voor het geleiden van een stroom 5 vloeibaar metaal en/of slak, omvattende een vuurvaste blijfvoering en daarbinnen een vuurvaste slijtvoering. Dergelijke goten worden bijvoorbeeld toegepast bij hoogovens. Daarbij wordt, na het afsteken van de hoogoven, het daarin geproduceerde vloeibare ijzer door een goot geleid naar een pan of een transportvoertuig voor vloeibaar ijzer.The invention relates to a trough for guiding a stream of liquid metal and / or slag, comprising a refractory lining and within it a refractory wear lining. Such gutters are used, for example, in blast furnaces. Thereby, after the blast furnace has been cut off, the liquid iron produced therein is led through a gutter to a pan or a liquid iron transport vehicle.

10 Op het vloeibare ijzer drijft een laag vloeibare slak welke bij het transport door de goot van het ijzer wordt gescheiden en naar een afzonderlijke pan wordt geleid.A layer of liquid slag floats on the liquid iron, which during transport is separated from the iron by the gutter and is led to a separate pan.

Goten van het beschreven type zijn onderhevig aan hoge temperatuurschokken, aan agressieve inwerking van het gesmolten ijzer en de gesmolten slak en aan uitslijping door de er met hoge snelheid doorstromende stromen ijzer en slak. Er 15 bestaat daarom behoefte aan gootconstructies welke een lange levensduur hebben en welke eenvoudig te repareren zijn.Troughs of the type described are subject to high temperature shocks, aggressive action of the molten iron and molten slag, and grinding by the high-velocity flows of iron and slag. There is therefore a need for gutter structures that have a long life and are easy to repair.

In het algemeen wordt bij de constructie van de goot een deel van de bekleding ervan uitgevoerd als een zogenaamde blijfvoering, en een ander deel als de zogenaamde slijtvoering. Daarbij wordt beoogd dat de na verloop van tijd 20 beschadigde slijtvoering in zijn geheel wordt vernieuwd, terwijl de blijfvoering zodanig is uitgevoerd dat hij langdurig kan meegaan. Daartoe is het van belang dat de blijfvoering geen schade kan oplopen door mechanische slijtage, thermische spanningen of chemische aantasting.In general, in the construction of the gutter, part of the lining thereof is designed as a so-called permanent lining, and another part as the so-called wear lining. It is thereby intended that the wear lining damaged in its entirety over time is renewed, while the permanent lining is designed in such a way that it can last for a long time. For this it is important that the permanent lining cannot be damaged by mechanical wear, thermal stresses or chemical attack.

Een aanzienlijke verbetering in de bekende gootconstructie wordt volgens de 25 uitvinding verkregen doordat de blijfvoering is aangebracht binnen een langwerpige bakvormige stalen mantel en dat door deze blijfvoering nabij de stalen mantel kanalen zijn voorzien voor het doorleiden van een koelmedium. Het voordeel van deze constructie is gebleken daarin te bestaan dat dankzij de hierdoor mogelijk geworden koeling binnen de stalen mantel deze stalen mantel een min of meer gelijkmatige lage 30 temperatuur behoudt gedurende de gehele campagneduur van de goot. Tengevolge daarvan kan de stalen mantel een zeer hoge vormstabiliteit behouden, waardoor de blijfvoering niet onderhevig is aan externe spanningen door deformaties van de stalen mantel. Zonder deze vormstabiliteit van de stalen mantel kunnen in de vuurvaste „100TB»1 -2- bekleding van de goot vervormingen en scheuren en open voegen ontstaan. Deze doen het gevaar voor een doorbraak van de goot sterk toenemen.According to the invention, a considerable improvement in the known gutter construction is obtained in that the permanent lining is arranged within an elongated box-shaped steel jacket and that channels are provided by this permanent lining near the steel jacket for the passage of a cooling medium. The advantage of this construction has been found to consist in that, thanks to the cooling made possible by this within the steel jacket, this steel jacket maintains a more or less uniform low temperature during the entire campaign duration of the gutter. As a result, the steel jacket can maintain a very high dimensional stability, so that the permanent lining is not subject to external stresses due to deformations of the steel jacket. Without this dimensional stability of the steel jacket, deformation and cracks and open joints can form in the refractory “100TB” 1 -2 cladding of the gutter. These greatly increase the risk of a breakthrough of the gutter.

Opgemerkt wordt dat diverse eerdere pogingen om de blijfVoering van buitenaf te koelen niet tot succes hebben geleid. Met zo’n koeling aan de buitenzijde van de 5 stalen mantel blijkt het niet goed mogelijk te zijn grote temperatuursverschillen over het oppervlak van de bak te vermijden. Dit met sterke plaatselijke vervormingen van de mantel als gevolg. Door een koeling achter de stalen mantel wordt nu voorkomen dat een ongelijkmatige koeling van deze mantel tot vervormingen daarvan kan leiden.It should be noted that several previous attempts to cool the Continuous Lining from outside have not been successful. With such cooling on the outside of the 5 steel jacket it appears to be impossible to avoid large temperature differences over the surface of the container. This results in strong local deformations of the jacket. By cooling behind the steel jacket it is now prevented that uneven cooling of this jacket can lead to deformations thereof.

De kanalen kunnen gevormd zijn voor plaatselijke koeling van een deel van de 10 stalen mantel.The channels may be formed for local cooling of part of the steel jacket.

Voorkeur heeft het echter om volgens de uitvinding de kanalen in langsrichting van de goot te laten verlopen. Daarbij behoeven slechts aan de einden van de goot voorzieningen te worden aangebracht voor het toe- en afvoeren van het koelmedium.However, it is preferable according to the invention to make the channels extend in the longitudinal direction of the gutter. In this case, provisions need only be provided at the ends of the trough for supplying and discharging the cooling medium.

Volgens een andere voorkeursuitvoering verlopen de kanalen in de zijwanden van 15 de blijfVoering in vertikale richting.According to another preferred embodiment, the channels in the side walls of the permanent lining run in vertical direction.

Het voordeel van de nieuwe constructie kan volgens de uitvinding nog versterkt worden indien de blijfVoering, althans in een buitenste laag, bestaat uit een laag vuurvast gietbeton uit een materiaal met hogere warmtegeleiding, met λ = 4 a 7 W/m2.°K, in welke buitenste laag de kanalen zijn aangebracht door het er in gieten 20 van stalen buizen. Door de hogere warmtegeleiding van deze buitenste laag wordt verkregen dat, ondanks het feit dat plaatselijk rondom de buizen wordt gekoeld, toch deze buitenste laag een egale lage temperatuur krijgt. Daardoor wordt voorkomen dat de stalen mantel een ongelijkmatige temperatuursverdeling verkrijgt, en daardoor kan vervormen.The advantage of the new construction can be further enhanced according to the invention if the permanent lining, at least in an outer layer, consists of a layer of refractory poured concrete of a material with higher heat conductivity, with λ = 4 a 7 W / m2. ° K, in which outer layer the channels are provided by pouring steel pipes into them. Due to the higher heat conductivity of this outer layer, it is obtained that, despite the fact that cooling is carried out locally around the tubes, this outer layer nevertheless receives an even low temperature. This prevents the steel jacket from obtaining an uneven temperature distribution, and thereby distorting it.

25 IJzergoten bevinden zich op het gietbordes van een hoogoven, waar veelal met zwaar gereedschap wordt gewerkt. Daarbij bestaat het risico van mechanische beschadiging van buitenaf van de stalen mantel, hetgeen dan weer schade aan de blijfVoering tengevolge kan hebben. Gebleken is dat dit risico aanzienlijk kan worden verminderd indien, althans de zijwanden van de blijfVoering, zijn voorzien van stalen 30 ankers welke zijn bevestigd aan de stalen mantel. Hiermee wordt een zeer stijve monolithische constructie verkregen welke goed bestand is tegen externe invloeden.25 Iron chutes are located on the casting platform of a blast furnace, which often works with heavy tools. There is a risk of mechanical damage from the outside of the steel jacket, which in turn can lead to damage to the permanent lining. It has been found that this risk can be considerably reduced if, at least the side walls of the permanent liner, are provided with steel anchors which are attached to the steel jacket. This gives a very rigid monolithic construction which is well resistant to external influences.

Een verdere bescherming van de blijfVoering bij de nieuwe constructie van de goot wordt verkregen indien de slijtvoering en de blijfVoering onderling gescheidenA further protection of the permanent lining in the new construction of the gutter is obtained if the wear lining and the permanent lining are mutually separated.

^ 00788A^ 00788A

-3 - zijn door een vervormbare laag uit de groep materialen welke drooggestampte vuurvaste massa en vuurvast vilt omvat. Hierdoor wordt verkregen dat, indien de slijtvoering sterk in temperatuur stijgt als gevolg van het doorstromende vloeibare ijzer, een thermische expansie van deze slijtvoering kan worden opgenomen door de 5 vervormbare laag. Deze laag dient dan zowel als expansievoeg als als schuifvoeg. De blijfvoering wordt hierdoor verder mechanisch beschermd tegen de expansie van de slijtvoering.-3 - are by a deformable layer from the group of materials which comprises crushed refractory mass and refractory felt. It is hereby obtained that if the wear lining rises sharply in temperature as a result of the liquid iron flowing through it, a thermal expansion of this wear lining can be absorbed by the deformable layer. This layer then serves as both an expansion joint and a sliding joint. The permanent lining is hereby further mechanically protected against the expansion of the wear lining.

Opgemerkt wordt dat indien de slijtvoering sterk in temperatuur verhoogt, het materiaal van de vervormbare laag kan gaan versinteren. Dit zal speciaal het geval zijn 10 indien de slijtvoering al sterk is uitgesleten en het gevaar ontstaat dat vloeibaar ijzer tot aan de vervormbare laag kan reiken. Door het versinteren van deze massa wordt dan voorkomen dat vloeibaar ijzer kan doordringen tot aan de blijfvoering.It is noted that if the wear lining increases strongly in temperature, the material of the deformable layer can start to sinter. This will especially be the case if the wear lining is already severely worn out and there is a risk that liquid iron can reach the deformable layer. By sintering this mass it is then prevented that liquid iron can penetrate to the permanent lining.

Bij een sterk uitgesleten slijtvoering zal de binnenzijde van de blijfVoering toch in temperatuur gaan verhogen. Daarom verdient het de voorkeur om het deel van de 15 blijfvoering binnen de buitenste laag met hogere warmtegeleiding te doen bestaan uit een hoogwaardig vuurvast materiaal. Daarbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan een vuurvast beton met een hoog gehalte aan A1203.With a heavily worn wear lining, the inside of the permanent lining will increase in temperature. Therefore, it is preferable to make the part of the permanent lining within the outer layer with higher heat conductivity consist of a high-quality refractory material. For example, a refractory concrete with a high content of Al2O3 can be considered.

Als koelend medium hetwelk door de kanalen stroomt kan gedacht worden aan een vloeistof, bijvoorbeeld water. Gebleken is echter dat goede resultaten bereikbaar 20 zijn door de kanalen aan te sluiten op een systeem voor geforceerde luchtkoeling.As a cooling medium which flows through the channels, one can think of a liquid, for instance water. However, it has been found that good results can be achieved by connecting the ducts to a forced air cooling system.

Volgens een andere uitvoeringsvorm zijn de kanalen elk met één uiteinde aangesloten op een schoorsteen van voldoende hoogte om natuurlijke trek door de kanalen in stand te houden.According to another embodiment, the channels are each connected at one end to a chimney of sufficient height to maintain natural draft through the channels.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een figuur.The invention will be explained in more detail with reference to a figure.

25 In deze figuur is met verwijzingscijfer 1 een constructie van een ijzergoot bij een hoogoven schematisch in dwarsdoorsnede afgebeeld. Het door deze goot gevormde kanaal is taps van vorm, waarbij in het afgebeelde geval dit kanaal aan de bodem circa 900 mm breed is en de tapse wanden onder een hoek van 9 0 met de verticaal verlopen. Opgemerkt wordt echter dat deze afmetingen voor het begrip van de 30 uitvinding niet essentieel zijn, en per hoogoveninstallatie anders gekozen kunnen worden.In this figure, reference numeral 1 schematically shows a construction of an iron gutter at a blast furnace in cross section. The channel formed by this gutter is tapered, in the illustrated case this channel is approximately 900 mm wide at the bottom and the tapered walls run at an angle of 90 to the vertical. It is noted, however, that these dimensions are not essential for the understanding of the invention and can be chosen differently per blast furnace installation.

De goot is opgebouwd binnen een stalen mantel 2, die zelf de vorm van een langwerpige bak heeft. Eventueel kan de stalen mantel 2 aan de binnenzijde van een *1 007881 -4- bekleding met thermisch isolerend materiaal zijn voorzien. De lengte van zo’n gootconstructie kan, afhankelijk van de plaatselijke situatie, circa 12 a 20 m bedragen.The gutter is built up within a steel jacket 2, which itself has the shape of an elongated trough. The steel jacket 2 may optionally be provided on the inside with a * 1 007881 -4 coating with thermally insulating material. Depending on the local situation, the length of such a gutter construction can be approximately 12 to 20 m.

Binnen de stalen mantel 2 bevindt zich allereerst een buitenste laag vuurvast materiaal 3 met een hogere warmtegeleiding met λ = 4 a 7 W/m2.°K. Deze laag kan 5 bijvoorbeeld zeer geschikt bestaan uit een op SiC gebaseerde gietbeton. Door deze laag 3 verlopen, in het afgebeelde geval, in de zijwanden een aantal kanalen 4 met ronde doorsneden, en op de bodem een aantal kanalen 5 met rechthoekige doorsneden. Kanalen 5 kunnen echter ook ronde of vierkante doorsneden hebben. De kanalen 4 zijn gevormd door dikwandige stalen buizen welke zijn ingegoten in de 10 betongietmassa.Inside the steel jacket 2, first of all, there is an outer layer of refractory material 3 with a higher heat conductivity with λ = 4 to 7 W / m2. ° K. This layer can for instance very suitably consist of a SiC-based poured concrete. In the illustrated case, a number of channels 4 with round cross-sections extend through this layer 3, and on the bottom a number of channels 5 with rectangular cross-sections. However, channels 5 can also have round or square sections. The channels 4 are formed by thick-walled steel pipes which are cast in the concrete pouring mass.

Bij voorkeur worden de buizen vooraf voorzien van een laag verf, paraffine of een ander middel dat hechting aan het beton voorkomt. Tevens moet ervoor gezorgd worden dat de buizen 4 of 5 niet aan de gooteinden zijn opgesloten. Daardoor blijft een expansie van de buizen als gevolg van temperatuurinvloeden mogelijk.Preferably, the pipes are pre-coated with a layer of paint, paraffin or other means that prevents adhesion to the concrete. It must also be ensured that tubes 4 or 5 are not confined at the channel ends. As a result, expansion of the pipes due to temperature influences remains possible.

15 De buizen welke de kanalen 5 vormen worden los op de bodem van de stalen mantel gelegd en bij voorkeur daarvan afgescheiden door een dunne isolerende laag, bijvoorbeeld een laag vuurvast vilt.The tubes forming the channels 5 are laid loosely on the bottom of the steel jacket and preferably separated from it by a thin insulating layer, for example a layer of refractory felt.

Aan de binnenzijde van laag 3 bevindt zich een laag vuurvast materiaal 7, welke bestaat uit een vuurvast beton met een hoog gehalte AI2O3. Hierdoor wordt een sterk 20 vuurvast materiaal verkregen.On the inside of layer 3 there is a layer of refractory material 7, which consists of a refractory concrete with a high content of AI2O3. A strong refractory material is hereby obtained.

Aan de stalen mantel 2 is aan de zijwanden een aantal ankers 6 gelast, welke door laag 3 tot in laag 7 reiken. Hierdoor wordt voor het geheel van de stalen mantel 2 en de lagen 3 en 7 een hecht monolithisch geheel gevormd. De lagen 3 en 7 vormen tezamen de blijfvoering van de gootconstructie.A number of anchors 6 are welded to the steel jacket 2 on the side walls and extend through layer 3 to layer 7. As a result, a solid monolithic whole is formed for the whole of the steel jacket 2 and the layers 3 and 7. The layers 3 and 7 together form the permanent lining of the gutter construction.

25 Bij de verdere constructie van de goot zijn vaste platen 9 eerst tijdelijk op afstand van laag 7 verankerd, waarbij tussen de platen 9 en de laag 7 een ruime spleet open blijft. Deze spleet is opgevuld, hetzij met een vuurvast korrelmateriaal hetwelk licht is aangestampt, of met vuurvast vilt. De hierdoor gevormde laag 8 kan dienen als expansievoeg en als schuifvoeg voor het opvangen van thermische expansies. De 30 voorgevormde platen 9 kunnen bestaan uit geprefabriceerde betonplaten. De samenstelling daarvan is niet kritisch. Zij kunnen onder andere bestaan uit vuurvast beton met een hoog A^C^-gehalte, maar ook uit geperst vuurvast materiaal hetwelk p1 0 07 8 81 -5- koolstof of grafiet bevat. Binnen deze platen 9 is verder een gebruikelijke vuurvaste gietbeton aangebracht hetwelk door een mal in de vorm van blok 10 is gebracht.In the further construction of the gutter, fixed plates 9 are first anchored temporarily at a distance from layer 7, whereby a wide gap remains open between plates 9 and layer 7. This gap is filled either with a refractory granular material which has been lightly tamped or with refractory felt. The layer 8 formed thereby can serve as an expansion joint and as a sliding joint for absorbing thermal expansions. The preformed plates 9 can consist of prefabricated concrete plates. Its composition is not critical. They may consist of, among other things, refractory concrete with a high A ^ C ^ content, but also of pressed refractory material containing p1 0 07 8 81-5 carbon or graphite. Within these plates 9 a conventional refractory poured concrete has been arranged, which has been brought into the shape of block 10 by a mold.

De lagen 3 en 7 vormen de blijfvoering van de gootconstructie, terwijl de lagen 8, 9 en 10 als slijtvoering kunnen worden beschouwd. Naarmate blok 10 verder 5 uitslijt, zal de massa in laag 8 verder in temperatuur kunnen stijgen, en op den duur gaan versinteren. Dit kan als een voordeel worden gezien omdat hierdoor een ijzerdoorbraak door blok 10 en platen 9 niet verder kan doordringen door laag 8, waardoor de blijfvoering gespaard blijft.Layers 3 and 7 form the permanent lining of the gutter construction, while layers 8, 9 and 10 can be regarded as wear lining. As block 10 further wears out, the mass in layer 8 may further increase in temperature, and eventually sinter. This can be seen as an advantage because it prevents an iron breakthrough through block 10 and plates 9 from penetrating further through layer 8, so that the permanent lining is spared.

De kanalen 4 en 5 zijn aangesloten op een niet afgebeeld systeem voor 10 geforceerde luchtkoeling. Daarbij kan gedacht worden aan een ventilator, waarvan het afvoerkanaal via een spruitstuk is aangesloten op elk van de kanalen 4 en 5.Channels 4 and 5 are connected to a forced air cooling system not shown. This could include a fan, the discharge duct of which is connected via a manifold to each of the ducts 4 and 5.

0 078810 07881

Claims

1. Gutter for guiding a flow of liquid metal and / or slag, comprising a refractory permanent lining and within it a refractory wear lining, characterized in that the permanent lining is arranged within an elongated box-shaped steel jacket and that, by means of this permanent lining, near the steel jacketed channels are provided for the passage of a cooling medium.

Gutter as claimed in claim 1, characterized in that the channels extend in the longitudinal direction of the gutter.

Gutter as claimed in claim 1, characterized in that the channels in the side walls of the permanent lining extend in vertical direction.

Gutter according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the permanent lining, at least in an outer layer, consists of a layer of refractory poured concrete of a material with higher heat conductivity with λ = 4 a 7 W / m2. ° K, in which outer layer the channels are applied by casting steel pipes.

Gutter as claimed in any of the claims 1-4, characterized in that at least the side walls of the permanent lining are provided with steel anchors which are attached to the steel jacket.

Gutter as claimed in any of the claims 1-5, characterized in that the wear lining and the remaining lining are mutually separated by a deformable layer from the group of material, comprising dry-stamped refractory mass and refractory felt.

Gutter according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the permanent lining within the outer layer with higher λ consists of high-quality refractory material.

Gutter as claimed in any of the claims 1-7, characterized in that the channels are connected to a system for forced air cooling. p1 0 07 8 8 1 -7- 5

Gutter as claimed in any of the claims 1-7, characterized in that the channels are each connected at one end to a chimney of sufficient height to maintain natural draft through the channels. * 1 007 8 8 1